薄膜太阳能电池及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种薄膜太阳能电池，包括基板、前电极和背电极，所述前电极和背电极之间包括至少一个ｐ－ｉ－ｎ叠层结构，在所述ｐ－ｉ－ｎ叠层结构中的ｐ层面向ｉ层的表面具有氧化层。本发明专利技术还提供了一种薄膜太阳能电池的制造方法，包括：在具有透明前电极的基板表面沉积ｐ层；在所述ｐ层表面形成一氧化层；在所述氧化层表面原位沉积ｉ层；在所述ｉ层表面沉积ｎ层。本发明专利技术提供的薄膜太阳能电池及其制造方法能够进一步提高太阳能电池的光电转换效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及太阳能电池
，特別涉及一种薄膜太阳能电池及 其制造方法。
技术介绍
随着能源在世界范围内的紧张和短缺，人们对开发新能源的重视程 度日益提高，尤其是以太阳能为首的绿色能源的开发和利用日趋重视。 太阳能以其无污染、无地域性限制和全天候利用等独特的优势而受到广 泛关注和青睞。市场对更大面积、更轻薄且生产成本更低的新型太阳能 电池的需求日益增加。这些新型太阳能电池中，非晶硅薄膜太阳能电池 的开发已受到世界范围的广泛关注。非晶硅薄膜太阳能电池用硅量少， 更容易降低成本，在硅原材料持续紧张的情况下，薄膜太阳电池已成为 太阳能电池发展的新趋势和新热点。图l为薄膜太阳能电池的典型结构示意图，如图1所示，薄膜太阳能电池是多层器件，通常包括基板IO、导电透明前电极ll， p层12、 i层14 和n层16，在n层16表面沉积的背电极17，以及起保护作用的背板18。在p 层12、 i层14和n层16组成的p-i-n叠层结构中，p层12为p型摻杂的非晶硅合 金层、i层14为非掺杂或本征非晶硅层，n层16为n型摻杂的非晶硅层，p 层12和n层16建立一个内部电场，i层14将入射光能转换成电能。p-i-n叠层 结构組合称为一个光电单元，或一个结。单结太阳能电池含有一个 光电单元，多结太阳能电池含有两个或两个以上多个叠加在一起的光电 单元。图2为现有薄膜太阳能电池光电单元形成方法的流程图，如图2所示， 薄膜太阳能电池光电单元的形成过程包括在基板表面沉积p层(S211); 在所述p层表面沉积i层(S212);在所述i层表面再沉积n层(S213)。对于p-i-n型非晶硅薄膜太阳能电池而言，为了达到较高的光电转换效率，p 层除了需要具有低接触电阻，高导电率和高透明度之外，p层还需要具有 宽的带隙，使其与非晶硅i层之间形成一个具有高带隙差的界面，该界面 在很大程度上决定了薄膜太阳能电池的开路电压。p层通常是由硅烷、甲 烷、氫气和含硼的掺杂物(比如B2H6)的气体混合物、利用等离子体增 强化学沉积(PECVD)工艺沉积的非晶硅碳层，其表面具有较高的缺陷 密度，其带隙不够宽，从而阻碍了光电转换效率的进一步提高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种，能够进 一步提高太阳能电池的光电转换效率。为达到上述目的，本专利技术提供的一种薄膜太阳能电池，包括基板、 前电极和背电极，所述前电极和背电极之间至少包括一个p-i-n光电单元， 在所述p-i-n光电单元中的p层面向i层的表面具有氧化层。优选地，所述氣化层的厚度为1纳米~5納米。 相应地，本专利技术还提供了一种薄膜太阳能电池的制造方法，包括 在具有透明前电极的基板表面沉积p层； 在所述p层表面形成一氣化层； 在所述氧化层表面沉积i层； 在所述i层表面沉积n层。 优选地，所述氣化层的形成方法为热氣化法。 优选地，所述热氣化的温度为160°C~600°C。 优选地，所述氣化层的形成方法为含氧等离子体处理。 优选地，所述含氣等离子体通过电离氧气获得。 优选地，所述含氣等离子体通过电离二氣化碳、氩气和氩气的混合 气体获得。优选地，所述二氣化碳、氩气和氩气的体积比为l: 1: 2。优选地，所述含氣等离子体通过电离二氮化氣、氩气和氦气的混合 气体获得。优选地，所述二氮化氧、氢气和氦气的体积比为2: 1: 4。优选地，实施所述方法的反应室内具有等距、纵向间隔交替排列的 大面积激励电极板和接地电极板，基板;故置在激励电极板和接地电极板 的两#表面。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点本专利技术的技术方案在生长i层之前，在p层表面形成一层很薄的氣化 层，在该层氣化层表面再继续沉积i层。形成氣化层的步骤能够减薄p层， 并提高p层的与i层接触的表层带隙，从而减少了入射光在p层中的损失， 进一步提高了光电转换效率；在i层的带隙不变的情况下，该氧化层显著 地提高了p层和i层接触界面处的带隙落差，有效地增加了薄膜太阳能电池 的开路电压。附图说明通过附图中所示的本专利技术的优选实施例的更具体说明，本专利技术的上 述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记 指示相同的部分。并未刻意按比例绘制附图，重点在于示出本专利技术的主 旨。在附图中，为清楚明了，放大了层的厚度。图1为薄膜太阳能电池的典型结构示意图； 图2为现有薄膜太阳能电池光电单元形成方法的流程图； 图3为本专利技术的薄膜太阳能电池制造方法的简化流程图； 图4为本专利技术的薄膜太阳能电池的结构简化示意图。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很 多具体细节以便于充分理解本专利技术。但是本专利技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情 况下做类似推广。因此本专利技术不受下面公开的具体实施的限制。图3为本专利技术的薄膜太阳能电池制造方法的简化流程图，所述示意 图只是实例，其在此不应限制本专利技术的保护范围。如图3所示，本专利技术 的薄膜太阳能电池制造方法首先提供大面积基板，所述基板的材料可以 是玻璃、不锈钢或塑料。在该基板的表面已具有前电极，所述前电极是 利用比如LPCVD (低压化学气相沉积)或APCVD (大气压化学气相沉 积)工艺沉积的透明导电氣化物(TCO)，例如氣化锡、氣化锌、或ITO (铟锡氣化物)。然后，在所述基板表面沉积p层(S311)，在本专利技术的 一个实施例中，所述p层为p型杂质掺杂的非晶硅碳层，沉积工艺采用 PECVD工艺，反应气体包括硅烷、氫气和甲烷，摻杂气体为硼烷(B2H6) 或三甲烷化硼(TMB， B[CH3]3)。本专利技术优选的PECVD沉积设备在反应室内具有等距、纵向间隔交替 排列的大面积激励电极板和接地电极板，基板放置在激励电极板和接地 电极板的两侧表面，该设备能够大幅度降低沉积p层所需的反应气体对 后续沉积i层时产生的交叉污染。在接下来的工艺步骤中，在上述p层表面形成一层氧化层(S312)。 在本专利技术的一个实施例中，采用热氣化法形成所述氣化层。将基板加热 至或維持在160~600°C，通入氧气(02)，反应时间为10 120秒。在本专利技术的优选实施例中，向反应室内通入含氣的混合气体。含氣 混合气体是二氣化碳、氫气和氩气的混合气体。二氣化碳、氩气和氩气 的体积比为1: 1: 2。向反应室内通入二氣化碳、氩气和氩气的混合气体， 将气压維持在0.5 3mbar，例如1.5mbar。并向电极板上施加功率密度为 30 300mW/cn^的射频电能，将所述含氣混合气体电离为等离子体，持续时间为10 60秒，例如30秒。所述等离子体能够减薄p层的厚度，并在 p层表层形成厚度在1~5納米之间的具有高带隙的氣化层。在本专利技术的另一个优选实施例中，含氣混合气体是二氮化氧(N20)、 氫气和氦气的混合气体。向反应室内通入二氮化氣(N20)、氩气和氦气 的混合气体，二氮化氣(N20)、氢气和氦气的体积比为2: 1: 4，气压 维持在0.5 3mbar左右，并向电极板上施加功率密度为50 200mW/cm2 的射频电能，持续时间为10 90秒，例如50秒，将所述含氣混合气体电 离为等离子体，该等离子体亦能够减薄p层的厚度，并在p层表层形成 厚度在1~5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种薄膜太阳能电池，包括基板、前电极和背电极，所述前电极和背电极之间至少包括一个ｐ－ｉ－ｎ光电单元，其特征在于：在所述ｐ－ｉ－ｎ光电单元中的ｐ层面向ｉ层的表面具有氧化层。

【技术特征摘要】
1. 一种薄膜太阳能电池，包括基板、前电极和背电极，所述前电极和背电极之间至少包括一个p-i-n光电单元，其特征在于在所述p-i-n光电单元中的p层面向i层的表面具有氧化层。2、 如权利要求1所述的薄膜太阳能电池，其特征在于所述氧化层 的厚度为1納米~5纳米。3、 一种薄膜太阳能电池的制造方法，包括 在具有透明前电极的基板表面沉积p层；在所述p层表面形成一氣化层； 在所述氧化层表面沉积i层； 在所述i层表面沉积n层。4、 如权利要求3所述的方法，其特征在于所述氧化层的形成方法 为热氣化法。5、 如权利要求4所述的方法，其特征在于所述热氣化的温度为160 。C 600。C。6、 如权利要求3所述的方法，其特征在于所述氧化层的形成方法 为含氧等离子...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨与胜，张迎春，
申请(专利权)人：福建钧石能源有限公司，
类型：发明
国别省市：35[中国|福建]